植物马槟榔及其甜蛋白马宾灵(MabinlinⅡ)的研究进展

马槟榔(Capparis masaikai Lévl.)是中国特有的在果实中富含甜蛋白的野生植物资源,其种子中所含的甜蛋白马宾灵(MabinlinⅡ)的甜度是同等重量蔗糖的400倍。马宾灵在目前已发现的7种植物甜蛋白中具有最佳的热稳定性和耐酸性,将其作为一种新型甜味剂在食品领域有着极为广阔的市场前景。本研究概述了植物马槟榔的研究现状,分析了其甜蛋白马宾灵(MabinlinⅡ)的活性结构,总结了甜蛋白马宾灵在基因工程方面的研究进展,以期为进一步研究马槟榔的栽培及马宾灵的体外表达提供参考依据。     

植物甜蛋白马宾灵(MabinlinⅡ)多克隆抗体的制备与鉴定

马宾灵(Mabinlin Ⅱ)是中国所特有的植物马槟榔种子中的甜味蛋白,将其作为新型甜味剂有着广阔的市场前景。为了给重组马宾灵的基因工程应用提供可靠的蛋白质检测与鉴定的抗体,通过离子交换法从马槟榔(Capparis masaikai Lévl)种子中分离纯化马宾灵,将其作为抗原免疫新西兰大白兔,收集免疫后血清经抗原亲和纯化制备马宾灵多克隆抗体。结果表明,制备的马宾灵多克隆抗体经ELISA检测效价比达到1:256000,Western-blot检测表明其具有良好的反应性和特异性。本研究制备的马宾灵多克隆抗体可用于马宾灵在不同生物反应器中表达的检测,为马宾灵的基因工程研究提供灵敏可靠的免疫学鉴定。     

小麦(Triticum aestivum L.)UDP-葡萄糖基转移酶TaUGT6基因的原核表达及蛋白纯化

为了研究小麦抗赤霉病相关UDP-葡萄糖基转移酶TaUGT6基因的功能,利用TaUGT6基因的编码区构建了原核表达载体pGEX-TaUGT6,转化大肠杆菌BL21 (DE3)菌株后,经异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside, IPTG)诱导表达对培养温度、培养时间进行了探索;然后利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)检测重组蛋白,进行蛋白纯化。结果表明:Ta UGT6的编码区为1 473 bp,导入大肠杆菌的TaUGT6基因能够被诱导表达,重组蛋白在25℃经过夜诱导和37℃经6 h诱导效果较好,表达重组蛋白的表现分子量与理论分子量基本一致,利用蛋白层析系统获得了纯度较高的重组可溶性蛋白。本研究为今后通过体外酶活分析、抗体制备等方法深入研究该基因的功能提供了依据。     

重组人早孕因子的表达与纯化

早孕因子(EPF)是具有免疫抑制和生长调节活性的妊娠相关蛋白,为目前最早确认妊娠的生化指标之一。为获得人早孕因子重组蛋白,利用PCR技术扩增人早孕因子基因,克隆入原核表达载体pGEX-6p-1,与GST基因相融合,构建重组表达质粒,转化大肠杆菌表达菌株BL21,经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,以SDS-PAGE和Western blot分析重组蛋白的表达,利用GST树脂纯化表达蛋白。结果成功构建重组表达质粒pGEX6P-EPF,在大肠杆菌中诱导表达了GST- EPF融合蛋白,表达蛋白分子量为37.3kDa,并能被抗GST单克隆抗体特异识别,GST亲和层析纯化,制备了EPF重组蛋白。     

非洲马瘟病毒VP7基因的克隆与表达

为获得非洲马瘟病毒VP7蛋白,以用于制备AHS血清学诊断试剂并为AHS新型疫苗的构建奠定基础,笔者采用原核表达系统表达VP7蛋白。在GeneBank中查找非洲马瘟病毒VP7基因序列,人工合成VP7基因,将VP7基因片段克隆插入pBAD/Thio-TOPO表达载体,将重组质粒转入大肠杆菌TOP10。经测序鉴定,筛选获得VP7基因正向插入、有正确读码框的阳性克隆,经L-Arabinose诱导表达VP7融合蛋白抗原。SDS-PAGE分析表明以终浓度为0.2%的L-阿拉伯糖进行诱导,4h后表达可达到高峰,融合蛋白质量约54.72 kDa。Western blotting检测和间接ELISA表明诱导表达的融合蛋白能与非洲马瘟病毒VP7单克隆抗体发生特异性反应,说明蛋白有特异的免疫学活性。     

鸭梨PbChiⅡ的克隆与表达分析

为明确几丁质酶在鸭梨抗病过程中的作用,以鸭梨为试材,提取总RNA,采用RT-PCR方法克隆几丁质酶基因PbChiⅡ,分析PbChiⅡ在梨黑星病菌诱导下的表达模式,构建原核表达载体pET30a-PbChiⅡ,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中表达PbChiⅡ蛋白,分析重组蛋白在非生物胁迫下的生长能力。结果表明:PbChiⅡ基因全长(基因登录号:KP876485)969bp,实时定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qRT-PCR)分析显示,PbChiⅡ基因的表达受病原菌的调控,在供试的96h内,梨黑星病菌可诱导该基因表达,且表达量在48h达到最高。将PbChiⅡ基因成功克隆到原核表达载体pET30a上,SDS-PAGE分析表明,该重组蛋白在37℃,1.0mmol/LIPTG诱导2h,表达量最大。转pET30a-PbChiⅡ载体的大肠杆菌BL21(DE3)菌株表达了分子量约35.53kDa的重组蛋白。诱导的蛋白可增强菌体在NaCl、CuCl_2、CdCl_2和ZnSO_4等非生物胁迫下的生长能力。为进一步探索PbChiⅡ基因的功能提供了基础资料。     

甜蛋白大肠杆菌工程菌株发酵条件的优化及重组蛋白纯化方法的研究

将带有monellin基因的重组分泌型表达载体pETMO转入大肠杆菌BL21(DE3)。得到重组工程菌株BLC01。研究不同的表达条件对甜蛋白表达水平的影响,得到优化发酵条件:装液量为50ml/250ml三角瓶,当培养液OD值达0.8时,添加诱导剂IPTG至浓度为0.9mM,32℃诱导5h。此时,甜蛋白monellin表达量可高达细菌可溶性蛋白的45.2%。超声破碎细胞后,利用热处理和酸处理结合的方法有效去除宿主蛋白,透析后利用Sephadex G- 50进行柱层析,得到纯化重组甜蛋白monellin。monellin基因在重组大肠杆菌中的表达产物具有生物活性。     

杜仲Dirigent1基因的原核表达及蛋白纯化

植物Dirigent蛋白认为指导木脂素和木质素的生物合成,同时在生物防御应答,次生代谢调控和病原体抗性的过程中起到了重要的作用。本研究以实验室前期克隆得到杜仲Dirigent1基因(EuDIR1)为基础,利用基因重组技术构建pET-30a-EuDIR1原核表达载体。重组载体转化大肠杆菌BL21 (DE3)中,在15℃下0.1 mmol/L异丙基硫代β-D-半乳糖苷诱导6 h后,蛋白的沉积量达到最高值,表达模式主要为包涵体。对包涵体进行溶解,使用镍-亚氨基二乙酸亲和层析柱进行纯化。收集纯度较高的洗脱组分进行透析复性,并用15%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和Western Blot鉴定重组蛋白。结果表明,成功构建了pET-30a-EuDIR1原核表达载体,表达菌株诱导后在相对分子质量约18 kD处有1条特异性蛋白条带,包涵体纯化、复性后,经Western Blot鉴定,获得可溶性且纯度较高的重组蛋白。实验中得到的EuDIR1蛋白为体外生化实验提供了科学依据。     

杜仲EuGT2基因的原核表达及蛋白纯化

本研究以克隆所得杜仲(Eucommia ulmoides)EuGT2基因为基础,利用基因重组技术构建原核表达载体pMCSG19-EuGT2。重组载体转化到E.coli Rosetta(DE3)中,用0.05 mmol/L异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)在37℃下诱导6 h。使用镍-亚氨基二乙酸(Ni-IDA)亲和层析柱进行纯化,并用15%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺(SDS-PAGE)凝胶电泳进行检测。研究结果表明,杜仲EuGT2基因在E.coli Rosetta(DE3)中得到成功表达,重组蛋白表达形式为部分包涵体、部分可溶性蛋白。经SDS-PAGE凝胶电泳检测,在相对分子质量约56 kD处有1条特异性蛋白条带,经质谱鉴定该特异性蛋白条带确为杜仲EuGT2蛋白。以上研究结果为后续研究杜仲糖基转移酶的功能提供了科学依据。     

地衣芽孢杆菌α-淀粉酶信号肽的序列分析及其在大肠杆菌中的分泌特性

为使地衣芽孢杆菌信号肽序列实现异源基因在大肠杆菌中的分泌表达,将地衣芽孢杆菌中编码耐高温α-淀粉酶的基因克隆在大肠杆菌表达载体pET-22b的T7启动子下游,转化大肠杆菌BL21(DE3)。重组菌株经乳糖诱导后,在上清液中能够检测到淀粉酶活性。表明该芽孢杆菌淀粉酶基因5′端信号肽序列能够将大肠杆菌中的重组α-淀粉酶引导到胞外,完成分泌表达。同时,用该信号肽序列还实现了甜蛋白monellin基因在大肠杆菌中的分泌表达。     

辣椒疫霉菌果胶裂解酶PL101基因真核表达及致病性分析

辣椒疫霉菌(Photophthora capsici)常引起辣椒等多种作物的毁灭性病害,对该病原菌重要功能基因尤其是致病基因的研究具有重要的经济学意义.果胶裂解酶(pectate lyase,PL)为植物病原菌关键致病因子,通过降解寄主细胞壁引起寄主发病.本研究以辣椒疫霉菌PL关键成员(PL101)为材料,通过真核表达系统进行诱导表达重组蛋白.真核表达载体选用pPIC9K,测序验证后的重组质粒pPIC9K/PL101经电击法转化毕赤酵母GS115表达菌株,对阳性转化子进行甲醇诱导型(Mut+)、不同浓度抗生素G418即高拷贝转化子筛选获得表达量可观的重组蛋白表达菌株.重组酵母菌经1％甲醇诱导7d获得重组蛋白,经硫酸铵沉淀法、Ni-NTA亲和层析纯化后获得纯度较高的PL101纯蛋白.经聚半乳糖醛酸反应法测得的PL101酶活达到970 U/mg,接种健康辣椒叶片测试结果表明PL101具较高致病性,表明PL101是辣椒疫霉菌重要致病因子.本研究为进一步阐明PL作用机理提供科学依据,进而为辣椒的抗病育种提供基因资源.     

流产衣原体CPAF基因的克隆序列分析及原核表达

为了研究流产衣原体蛋白酶样活性因子(CPAF)的免疫原性,建立快速有效的流产衣原体抗体检测方法,根据Gen Bank中公布的流产衣原体基因组序列,设计并合成了流产衣原体CPAF蛋白编码基因的特异性引物,以流产衣原体标准菌株基因组为模板,经PCR扩增获得长度为1 809 bp目的基因片段;对获得的目的基因进行测序,并用生物信息学软件进行预测分析;再将该片段插入原核表达载体p ET-30a中,经双酶切、测序鉴定;构建成功的表达质粒转化大肠杆菌BL21(DE3),并用IPTG对目的蛋白进行诱导表达,通过对诱导条件的优化,确定诱导表达的最佳条件,表达产物用SDS-PAGE和Western Blot检测。结果显示,成功克隆流产衣原体CPAF蛋白的编码基因,该编码产物可能是定位于宿主细胞质中的一种衣原体分泌性蛋白酶,分子内具有多个可能的抗原表位;重组表达质粒经IPTG诱导后,表达分子质量为67.6 ku的CPAF蛋白,该重组蛋白能与抗His-tag单克隆抗体以及流产衣原体阳性血清特异性结合,具有良好的反应原性。结果表明,以大肠杆菌表达系统重组表达的流产衣原体CPAF蛋白具有良好的免疫原性,可作为动物流产衣原体病的血清学诊断及亚单位疫苗研究的候选抗原。     

猪圆环病毒Ⅱ型ORF2基因的克隆与表达

猪圆环病毒II型(PCV2)是引起断奶后仔猪多系统衰竭综合症(PMWS)的重要病原。本研究用PCR方法扩增PCV2截短的ORF2基因并亚克隆至表达载体pGEX-6P-1,构建的重组表达质粒命名为pGEX-ORF2,将重组质粒转化大肠杆菌BL21 (DE3),在37℃经IPTG诱导4小时。PCV2的cap蛋白以包涵体形式得到有效表达。经SDS-PAGE及Western blot分析表明表达的重组蛋白分子量约为46KD,重组蛋白具有良好的免疫学活性。     

锦鲤疱疹病毒ORF1基因的克隆、表达及多克隆抗体的制备

为了进行锦鲤疱疹病毒(Koi Herpesvirus Virus,KHV)诊断方法、疫苗研制和蛋白功能研究。通过选择基因保守性极强的ORF1基因作为研究对象,设计1对特异性引物进行PCR克隆。目的基因与表达载体PET构建重组质粒。将重组质粒转化大肠杆菌E.coli BL21(DE3)后诱导表达。再将成功表达的目的蛋白免疫小鼠制备多克隆抗体。PCR产物经电泳显示,所扩增的基因长度774 bp,与目的基因长度相符。蛋白表达产物经SDS-PAGE和Western-bolt检测,重组表达质粒K1-PET成功诱导表达,表达蛋白为37.3 KD为包涵体。免疫小鼠获得多克隆抗体,经酶联免疫检测发现其效价达到1:27000,表明表达出的目的蛋白具有免疫原性,实验获得的表达蛋白和多抗血清为KHV的疫苗研制和免疫学检测方法的建立奠定了基础。     

pCB-zeolin-GFP表达载体的构建及瞬时表达

为利用荧光蛋白基因GFP检测外源基因在转基因植株中的表达和定位,构建含有GFP基因的植物表达载体pCB-zeolin-GFP。在目的基因的开放阅读框（ORF）两端设计引物,并引入酶切位点和保护碱基,用PCR方法从pDHA扩增得到zeolin基因的全长,克隆到中间载体pMD18-T,分别用NcoⅠ和BglⅡ2种限制性内切酶酶切重组质粒和经过改良的pCAMBIAI1302植物表达载体,经回收、连接、转化、鉴定后,利用基因枪转化法将重组载体转入洋葱表皮细胞,通过共聚焦显微镜检测绿色荧光蛋白在洋葱表皮细胞中的瞬时表达。构建了zeolin基因与绿色荧光蛋白（GFP）融合的植物表达载体pCB-zeolin-GFP,并在洋葱中得到了表达。构建的融合植物表达载体pCB-zeolin-GFP正确,该载体的成功构建为今后进行基因转移、基因功能研究及培育新品种奠定了基础。     

小麦抗白粉病SSH-cDNA文库中差异基因的表达模式

为了解白粉菌诱导下抗白粉病小麦的抗病机制,构建了白粉菌接种初期的抑制性消减杂交cDNA(SSH-cDNA)文库。从中随机挑取140个阳性克隆进行测序,去除冗余序列和重复序列后,得到94条EST,利用NCBI的BLAST在线序列比对工具对GenBank的蛋白质数据库进行同源性比对及功能分类。结果表明,49个EST与已知功能蛋白同源性较高,主要涉及初级代谢(2%)、能量代谢(24%)、细胞结构(2%)、转录(2%)、蛋白质合成加工与储藏(16%)、转运(4%)、信号转导(4%)和抗病与防御(30%)。经文库比较,筛选出与病程相关蛋白基因同源的EST(Z25-1)和与谷胱甘肽硫转移酶同源的EST(Z440-1),GenBank登录号为EX567369和EX567360。以其EST序列为依据设计引物,通过RT-PCR分析它们在白粉菌诱导下的表达模式,结果该2基因表达存在明显差异。其中,Z25-1在未接种白粉菌时具有一定的表达量,白粉菌侵染后表达量开始上升,侵染72 h时表达量最高,然后下降;Z440-1在未接种时也具有一定的表达量,但在接种初期表达微弱,甚至不表达,24 h后表达开始上升,到72 h时达最高,然后下降。本研究表明,病程相关蛋白和谷胱甘肽硫转移酶属于诱导型表达基因,且参与白粉病抗病反应,在白粉菌诱导72 h时表达量最高。     

Ecc36菌株hrpN基因的克隆、表达及HrpN_(EccPR)蛋白的生物学活性

为了揭示hrp基因表达的Harpins蛋白能够广泛地诱导植物对植物病虫害防卫反应的分子机制,通过琼脂固体平板法,发现胡萝卜软腐欧文氏菌Ecc36菌株具有很高的胞外酶分泌活性,该菌接种非寄主植物烟草,能够引起过敏反应(HR),结果表明,Ecc36携带hrp基因。用地高辛标记的hrp N基因作探针,通过Southern杂交证明了Ecc36菌株中含有hrp N基因,命名为hrp NEcc PR基因;核苷酸序列分析表明,hrp NEcc PR基因的开放阅读框ORF为1 254 bp,编码的Harpin蛋白(命名为HrpN_(EccPR)蛋白)由417个氨基酸残基组成,其分子量为45.27 ku,等电点为5.73,与其他几种软腐欧文氏菌Harpin蛋白有较高的同源性。此外,将hrp NEcc PR基因克隆到表达载体p ET28a(+)上,将构建的hrp NEcc PR基因表达载体(p ET30a-Ecc PR)转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,经IPTG(异丙基硫代-β-D半乳糖苷)诱导HrpN_(EccPR)蛋白表达,纯化后的HrpN_(EccPR)能诱导烟草发生过敏反应,表明HrpN_(EccPR)蛋白具有激发植物免疫反应的生物活性,可为进一步研究HrpN_(EccPR)蛋白诱导植物防卫反应的机制奠定基础。     

锦鲤疱疹病毒ORFl基因的克隆、表达及多克隆抗体的制备

为了进行锦鲤疱疹病毒（Koi Herpesvirus Virus,KHV）诊断方法、疫苗研制和蛋白功能研究。通过选择基因保守性极强的ORFl基因作为研究对象,设计1对特异性引物进行PCR克隆。目的基因与表达载体PET构建重组质粒,将重组质粒转化大肠杆菌E．coliBL21（DE3）后诱导表达,再将成功表达的目的蛋白免疫小鼠制备多克隆抗体。PCR产物经电泳显示,所扩增的基因长度774bp,与目的基因长度相符。蛋白表达产物经SDS．PAGE和Western-bolt检测,重组表达质粒K1-PET成功诱导表达,表达蛋白为37．3KD,为包涵体。免疫小鼠获得多克隆抗体,经酶联免疫检测发现其效价达到1：27000。表明表达出的目的蛋白具有免疫原性,实验获得的表达蛋白和多抗血清为KHV的疫苗研制和免疫学检测方法的建立奠定了基础。     

猪α1干扰素基因的克隆与原核表达

根据猪α1干扰素(pocine interferon-alpha1,poIFN-α1)的全基因序列(EU364896)设计合成1对特异引物,通过RT-PCR从三元杂交仔猪外周血淋巴细胞扩增出poIFN-α1全基因,将该基因克隆到pGEM-T载体,构建重组质粒pGEM-T-poIFN-α1,进行测序。以pGEM-T-poIFN-α1为模板,经PCR扩增带有酶切位点的poIFN-α1基因,将其定向克隆到原核表达载体pGEX-6P-1中,构建重组表达载体pGEX-6P-poIFNα1,转化大肠杆菌BL21(DE3)进行蛋白诱导表达和鉴定,并确定蛋白最佳表达条件。序列分析表明,克隆的poIFN-α1基因全长546bp,编码181个氨基酸,前23个氨基酸组成信号肽,无糖基化位点。SDS-PAGE和Western blotting证实重组表达菌经IPTG诱导后,可表达相对分子质量约46ku的融合蛋白(GST-poIFN-α1)。当以1.0mmol/L的IPTG于37℃下诱导表达9h时,蛋白表达量最高。poIFN-α1基因的克隆与表达为进一步研究其抗病毒活性,开发病毒治疗和疫苗免疫增强用生物制剂奠定了基础。     

樱桃病毒A外壳蛋白基因克隆及其原核表达

为制备樱桃病毒A(Cherry virus A,CVA)抗血清,克隆CVA外壳蛋白基因(CP),构建原核表达载体,优化蛋白表达条件。根据CVA全基因组序列(NC_003689.1)设计特异引物,RT-PCR方法扩增CVA外壳蛋白基因,克隆、测序,构建原核表达载体pET30a-CVACP,转化大肠杆菌BL21(DE3)株系,采用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导重组蛋白表达。序列分析显示,该区段长为603 bp,编码201个氨基酸,与法国分离物PF(HQ267856.1)的同源性为96.8%,与印度分离物JKSPMi-5(FN669548.1)同源性为86.3%。成功构建了原核表达载体pET30a-CVACP,SDS-PAGE电泳分析显示,转pET30a-CVACP载体的BL21(DE3)菌株表达分子量约24 kDa的重组蛋白,该重组蛋白在37℃、1.5 mmol/L IPTG、诱导4 h条件下表达量最大。